2020高中物理 第三章 固体和液体 气体、能量习题 教科版选修3-3

2020高中物理 第三章 固体和液体 气体、能量习题 教科版选修3-3

1 气体、能量 一、选择题 1．关于空气湿度，下列说法正确的是（ ）． A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大 B．当人们感到干燥时，空气的绝对湿度一定较小 C．水的饱和汽压随温度的升高而增大，与体积无关 D．理想气体定律对饱和汽同样适用 2．在气温 20℃时测得水蒸气的压强即绝对湿度 p=1.1×103 Pa，查表知 20℃时水的饱和汽压 ps=2.3 ×103 Pa，求这时空气的相对湿度． 3．某兴趣小组用相同的烧杯盛等量的水，用相同的热源同时加热，甲杯为隔水加热，乙杯为隔油 加热，丙杯为隔沙加热，加热一段时间后，测得烧杯外物质的温度分别为水温 100℃、油温 300℃、沙 温 600℃，且观察到乙、丙两烧杯中的水呈沸腾状态，则三杯水的温度高低顺序为（ ）． A．甲＞乙＞丙 B．甲＜乙＜丙 C．甲＜乙=丙 D．甲=乙=丙 4．高压锅又叫压力锅，用它可以将被蒸煮的食物加热到 100℃以上，所以食物容易被煮熟，且高 压锅煮食物比普通锅煮食物省时间省燃料，尤其做出的米饭也香软可口，很受人们欢迎．下表是 AS22-5-80 高压锅的铭牌，对此下列解释正确的是（ ）． AS22-5-80 容量 5 升 净重 8.92 公斤 锅帽重 89.0 g 气压 2.11 atm 水的温度 121℃ A．食品受到的压强大而易熟 B．高压锅保温性能好，热量损失少而易熟 C．锅内温度能达到 100℃以上，食品因高温而易熟 D．高压锅的密封性好，减少水的蒸发而易熟 5．气温为 10℃时，测得空气的绝对湿度 p=800 Pa，则此时的相对湿度为多少?如果绝对湿度不变， 气温升至 20℃，相对湿度又为多少？ 6．水的凝固点是 0℃，如果把 0℃的冰放到 0℃的房间里，则（ ）． A．冰一定会熔化 B．冰一定不会熔化 C．冰可能熔化，也可能不熔化 D．冰将全部熔化 7．下列现象中与毛细现象有关的是（ ）． A．植物根部的养分，能升到植物上部的枝叶中去 B．按动自来水笔的贮水胶囊，将墨水吸入囊中 C．锄松地表附近的土壤，能更好地保持地下水分供给植物根的吸收 D．粉笔把纸上的墨水吸干 2 8．同一种液体，滴在固体 A 的表面时，出现如图甲所示的情况；当把毛细管 B 插入这种液体时， 液面又出现图乙所示的情况，若 A 固体和 B 毛细管都很干净，则（ ）． A．A 固体和 B 管可能是同种材料 B．A 固体和 B 管一定不是同种材料 C．固体 A 的分子对液体附着层内的分子的引力比 B 管的分子对液体附着层内的分子的引力小些 D．液体对 B 毛细管发生浸润现象 9．两个完全相同的空心玻璃球壳，其中一个盛有一半体积的水，另一个盛有一半体积的水银，将 它们封闭起来，用航天飞机送到绕地球做匀速圆周运动的空间实验站中去，在图所示的两个图中（图 中箭头指向地球中心）： （1）水在玻璃球壳中分布的情况，可能是（ ）： （2）水银在玻璃球壳中分布的情况，可能是（ ）． 10．下列关于物质的熔化和凝固的说法中正确的是（ ）． A．各种固体都有一定的熔点，不同的固体熔点不同 B．晶体熔化时的温度叫熔点，不同的晶体熔点不同 C．同种晶体的熔点高于它的凝固点 D．晶体熔化过程要吸热，且温度不断升高 11．洗涤剂能除去衣服上的污垢，其原因是（ ）． A．降低了水的表面张力，使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间 B．增加了水的表面张力，使水和洗涤剂容易进入被洗物质的纤维和附着的污垢粒子之间 C．洗涤剂分子的吸引力将污垢粒子吸入水中 D．洗涤剂的分子斥力将污垢粒子推离衣服纤维表面 12．在如图所示的四个图象中，属于晶体凝固图象的是（ ）． 二、填空题 3 13．人们选用水作为汽车发动机的冷却剂，是因为水的比热容 （选填“大”或“小”） 14．（1）如图是萘晶体的熔化曲线，由图可知，萘的熔点是________，熔化时间为________。 （2）若已知萘的质量为 m，固态时比热容为 c1，液态时比热容为 c2，熔化热为  ，试计算在 0～ 1，  1～ 2 和 2～ 3 这三个时间间隔中吸收的热量分别为 Q1=________、Q2=________、Q3=________． 三、解答题 15．食盐晶体由钠离子和氯离子组成，这两种离子在空间中三个互相垂直的方向上都是等距离交 错排列着的，如图 9-10 所示．已知氯化钠晶体的密度  =2.16×103 kg／m3．钠原子的摩尔质量为 2.3 ×10－2 kg／mol，氯原子的摩尔质量为 3.55×10－2 kg／mol，求晶体点阵中相邻原子的间距． 16．冬季某天，日间气温 6℃时的相对湿度是 55％，如果夜间最低气温是－3℃，会不会出现霜冻 现象?设绝对湿度不变． 17．质量为 m 的 0℃的冰雹，在空中由静止自由下落，由于空气阻力的作用，其中 1％质量的冰在 下落过程中完全熔化成 0℃的水脱离冰雹，若落地时的速度为 400 m／s，求： （1）冰雹下落的高度． （2）若落地时，动能全部转化成热，问能否将冰雹熔化？ （设冰的熔化热  =3.4×106 J／kg，g 为 10 m／s2） 【答案与解析】 一、选择题 1．【答案】C 【解析】当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，绝对湿度不一定较大，当人们感到干燥 时，空气的相对湿度一定较小，绝对湿度不一定小，故 AB 错误；水的饱和汽压随温度的升高而增大， 与体积无关，故 C 正确；理想气体定律是对理想气体来说的，对于饱和汽不再适用，故 D 错误。 2．【答案】 3 3 1.1 10100% 100% 48%2.3 10s pB p      ． 3．【答案】D 【解析】甲杯外水温为 100℃，所以甲杯中的水温也为 100℃，乙、丙两烧杯外的物质温度虽分别 达到了 300℃和 600℃，但由于两烧杯中的水呈沸腾状态，所以两烧杯中的水温也同为 100℃．故选 D． 4．【答案】C 【解析】普通锅虽然有锅盖，但因密封不好，锅内是与大气相通的．烧饭时，锅内水面上方的气 压就是大气压强．此时永沸腾的温度与不盖锅盖时是相同的．那么为什么煮食物时总要盖上锅盖呢? 这是因为盖上锅盖可以阻碍水蒸气与外界的对流，从而减少了热损失，用较弱的火就可以维持水的沸 腾了，这样可以节约能源．另外，如果是蒸食物，不加盖，食物就暴露在空气中了，食物吸收的热量 又很快跑掉，达不到较高的温度，食物就不容易熟． 使用高压锅蒸煮食物时．高压锅盖上锅盖后就是一个密封的容器了．加热时锅内水温不断升高， 水的蒸发不断加快．由于锅是密封的。锅内水面上方的水蒸气就越来越多，锅内水蒸气的压强就越来 4 越大，直到将气压阀顶起为止，锅内气压才不再增大．此时锅内的气压一般接近 1.2 个大气压．在这 样的气压下，水的沸点接近 120℃，食物由生变熟是个升温过程，温度越高熟的越快，高压锅中的食 物可以被加热到的温度比普通的高了约 20℃，自然就容易熟了．本题的正确选项是 C 项． 5．【答案】见解析 【解析】查表知 10℃时的饱和汽压为 p1=1.228×103 Pa，由相对湿度公式可得此时的相对湿度 1 3 1 800100% 100% 65.1%1.228 10 pB p      ． 查表知 20℃时水的饱和汽压为 p2=2.338×103 Pa． 同理可得 2 3 2 800100% 100% 34.2%2.338 10 pB p      。 6．【答案】B 【解析】冰是晶体，它的熔化需满足两个条件：一是温度要达到熔点 0℃，二是要继续吸收热量．0℃ 的冰不能从 0℃的环境里吸收热量。故不能熔化． 7．【答案】A、C、D 8．【答案】B、C、D 【解析】由所给现象可知该液体对固体 A 不浸润，对固体 B 浸润；毛细现象是浸润和不浸润及表 面张力共同作用的结果． 9．【答案】（1）A （2）B 【解析】①绕地球做匀速圆周运动的空间实验站中，球壳和其中的水、水银均处于完全失重的状 态，②水浸润玻璃，附着层有扩大的趋势；水银不浸润玻璃，附着层有收缩的趋势．③水和水银跟气 体（空气或其他气体）接触的表面层都有收缩（使表面积最小）的趋势．综合上述三点，故（1）选 A， （2）选 B． 10．【答案】B 【解析】非晶体没有一定的熔点，也没有一定得凝固点，故 A 错误；晶体在熔化过程中要吸热， 但温度不变，这个温度叫做晶体的熔点，不同晶体熔点不同，故 B 正确；同一种晶体的熔化温度和它 的凝固温度是相同的，故 C 错误；晶体在熔化过程中，尽管不断吸热，但温度不变，故 D 错误。 11．【答案】A、C 12．【答案】C 【解析】首先分清晶体与非晶体的图象，晶体凝固时有确定的凝固温度，非晶体没有确定的凝固 温度，故 A、D 图象是非晶体的图象．再次分清熔化是从固态到液态，达到熔点前是吸收热量且温度升 高的，而凝固过程则恰好相反，故 C 对． 二、填空题 13．【答案】大 【解析】汽车发动机工作时产生大量的热，因此利用水的比热容大的特点（相同质量的水和其他 物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多）把这些热迅速吸收，使发动机的温度不致升得太高 14．【答案】（1）t2  2－ 1 （2）见解析 5 【解析】（1）略 （2）固态时，主要增加粒子的平均动能，Q1=c1m(t2－t1)； 固液共存时，完全用于增加粒子的势能，Q2=  ·m； 液态时，大部分用于增加粒子的平均动能，Q3=c2m(t3－t2)． 三、解答题 15．【答案】见解析 【解析】晶体点阵中相邻原子间的距离，就是四个氯离子和四个钠离子所组成的小立方体的边长， 如图所示． 由钠和氯的摩尔质量及阿伏加德罗常数即可求出钠原子和氯原子的质量分别为 2 26 Na 23 2.3 10 kg 3.82 10 kg6.02 10m     ． 2 26 Cl 23 3.55 10 kg 5.90 10 kg6.02 10m     ． 设单位体积中钠原子和氯原子的个数均为 n，由其密度  =n(mNa+mCl）， 得 3 3 26 Na Cl 2.16 10 m(3.82 5.90) 10n m m        ． 单位体积中的原子数为 N=2n，因此每一个原子所占的体积为 3 0 1 mVV N N   。 把每一个原子所占的体积看成一个小立方体。其边长设为l ，这也就是点阵中相邻原子的间距， 即 103 0 3 3 3 28 1 1 1 m 2.82 10 m 2 2 2.22 10 l V N n         ． 【提示】组成晶体的物质微粒可以有离子、原子、分子等．由离子组成的点阵，叫离子点阵，如 岩盐晶体，它们是依靠离子间的静电力结合的．由原子组成的点阵，叫原子点阵，如金刚石晶体，它 是靠共有电子产生的力而结合的．由中性分子组成的点阵，叫分子点阵，如萘晶体，是依靠分子间的 引力结合的．金属所特有的空间点阵叫金属点阵，是依靠自由电子和阳离子间的吸引力结合的． 16．【答案】见解析 【解析】查表得 6℃时水汽的饱和汽压是 ps=9.34×102 Pa，由相对湿度公式得空气的绝对湿度： p=psB=9.34×102 Pa×55％=5.137×102 Pa． 再查表知，即 5.137×102 Pa 的饱和水汽压对应的温度为－2℃，即霜点为－2℃，所以当夜间气 温降至－3℃时会有霜冻出现． 17．【答案】见解析 （1）设冰雹下落的高度为 h，根据题意有： 6 21 (1 1%) 1%2mgh mv m     ， ∴ 211% (1 1%)2m mv h mg     6 213.4 10 1% (1 1%) 4002 11320m10 m         。 （2）假设能全部熔化，则需满足 21 (1 1%) (1 1%)2 mv m    。 而 2 2 41 1(1 1%) (1 1%) 400 J 7.92 10 J2 2v       ， (1－1%)  ≈3.37×106 J。 显然由动能全部转化成的热不足以满足冰全部熔化的需要，故不能。